Il principio base dell'adattamento di impedenza
1. circuito a resistenza pura
Nella fisica della scuola secondaria, l'elettricità ha presentato un problema del genere: una resistenza di R apparecchi elettrici, collegata a un potenziale elettrico di E, resistenza interna di r pacco batteria, in quali condizioni la potenza dell'alimentatore è maggiore?Quando la resistenza esterna è uguale alla resistenza interna, la potenza in uscita dall'alimentatore al circuito esterno è la più grande, che è un adattamento della potenza del circuito puramente resistivo.Se sostituito da un circuito in corrente alternata, lo stesso deve soddisfare anche le condizioni del circuito R = r per corrispondere.
2. circuito di reattanza
Il circuito di impedenza è più complesso del circuito di pura resistenza, oltre alla resistenza nel circuito ci sono condensatori e induttori.Componenti e lavori in circuiti CA a bassa o alta frequenza.Nei circuiti CA, la resistenza, la capacità e l'induttanza dell'ostruzione della corrente alternata sono chiamate impedenza, indicata dalla lettera Z. Di questi, l'effetto ostacolante della capacità e dell'induttanza sulla corrente alternata è chiamato reattanza capacitiva e reattanza induttiva e rispettivamente.Il valore della reattanza capacitiva e della reattanza induttiva è correlato alla frequenza della corrente alternata utilizzata oltre alla dimensione della capacità e dell'induttanza stessa.Vale la pena notare che, in un circuito di reattanza, il valore della resistenza R, della reattanza induttiva e della reattanza capacitiva doppia non può essere sommato con la semplice aritmetica, ma con il metodo di triangolazione dell'impedenza comunemente utilizzato per calcolare.Pertanto, il circuito di impedenza per ottenere l'adattamento rispetto ai circuiti puramente resistivi è più complesso, inoltre i circuiti di ingresso e di uscita nei requisiti dei componenti resistivi sono uguali, ma richiede anche il componente di reattanza di uguali dimensioni e segno opposto (adattamento coniugato );oppure il componente resistivo e i componenti della reattanza sono uguali (adattamento non riflettente).Qui si fa riferimento alla reattanza X, cioè alla differenza induttiva XL e capacitiva XC (solo per circuiti in serie, se il circuito in parallelo è più complicato da calcolare).Per soddisfare le condizioni di cui sopra si chiama adattamento di impedenza, il carico che può ottenere la massima potenza.
La chiave per l'adattamento dell'impedenza è che l'impedenza di uscita dello stadio anteriore è uguale all'impedenza di ingresso dello stadio posteriore.L'impedenza di ingresso e l'impedenza di uscita sono ampiamente utilizzate nei circuiti elettronici a tutti i livelli, in tutti i tipi di strumenti di misura e in tutti i tipi di componenti elettronici.Quindi cosa sono l'impedenza di ingresso e l'impedenza di uscita?L'impedenza di ingresso è l'impedenza del circuito rispetto alla sorgente del segnale.Come mostrato nell'amplificatore della Figura 3, la sua impedenza di ingresso consiste nel rimuovere la sorgente del segnale E e la resistenza interna r, dalle estremità AB nell'impedenza equivalente.Il suo valore è Z = UI / I1, ovvero il rapporto tra la tensione di ingresso e la corrente di ingresso.Per la sorgente del segnale, l'amplificatore diventa il suo carico.Numericamente, il valore del carico equivalente dell'amplificatore è il valore dell'impedenza di ingresso.La dimensione dell'impedenza di ingresso non è la stessa per i diversi circuiti.
Ad esempio, maggiore è l'impedenza di ingresso (chiamata sensibilità alla tensione) del blocco di tensione di un multimetro, minore è lo shunt sul circuito in prova e minore è l'errore di misurazione.Minore è l'impedenza di ingresso del blocco di corrente, minore è la divisione di tensione sul circuito in prova e quindi minore è l'errore di misurazione.Per gli amplificatori di potenza, quando l'impedenza di uscita della sorgente del segnale è uguale all'impedenza di ingresso del circuito dell'amplificatore, si parla di adattamento dell'impedenza e quindi il circuito dell'amplificatore può ottenere la massima potenza in uscita.L'impedenza di uscita è l'impedenza del circuito rispetto al carico.Come in Figura 4, l'alimentazione del lato di ingresso del circuito è cortocircuitata, il lato di uscita del carico viene rimosso, l'impedenza equivalente dal lato di uscita del CD è chiamata impedenza di uscita.Se l'impedenza di carico non è uguale all'impedenza di uscita, chiamata disadattamento di impedenza, il carico non può ottenere la massima potenza in uscita.Il rapporto tra la tensione di uscita U2 e la corrente di uscita I2 è chiamato impedenza di uscita.La dimensione dell'impedenza di uscita dipende dai diversi circuiti che hanno requisiti diversi.
Ad esempio, una sorgente di tensione richiede una bassa impedenza di uscita, mentre una sorgente di corrente richiede un'impedenza di uscita elevata.Per un circuito amplificatore, il valore dell'impedenza di uscita indica la sua capacità di sopportare un carico.Di solito, una piccola impedenza di uscita si traduce in un'elevata capacità di carico.Se non è possibile adattare l'impedenza di uscita al carico, è possibile aggiungere un trasformatore o un circuito di rete per ottenere l'adattamento.Ad esempio, un amplificatore a transistor è solitamente collegato a un trasformatore di uscita tra l'amplificatore e l'altoparlante e l'impedenza di uscita dell'amplificatore è abbinata all'impedenza primaria del trasformatore e l'impedenza secondaria del trasformatore è abbinata all'impedenza di l'altoparlante.L'impedenza secondaria del trasformatore è adattata all'impedenza dell'altoparlante.Il trasformatore trasforma il rapporto di impedenza attraverso il rapporto spire degli avvolgimenti primario e secondario.Nei circuiti elettronici reali, spesso si incontra la sorgente del segnale e il circuito amplificatore o il circuito amplificatore e l'impedenza di carico non è uguale alla situazione, quindi non possono essere collegati direttamente.La soluzione è aggiungere un circuito o una rete corrispondente tra di loro.Infine, va notato che l'adattamento dell'impedenza è applicabile solo ai circuiti elettronici.Poiché la potenza dei segnali trasmessi nei circuiti elettronici è intrinsecamente debole, è necessario un adattamento per aumentare la potenza di uscita.Nei circuiti elettrici, l'adattamento generalmente non viene preso in considerazione, poiché può portare a un'eccessiva corrente di uscita e a danni all'apparecchio.
Applicazione dell'adattamento di impedenza
Per segnali generali ad alta frequenza, come segnali di clock, segnali bus e anche fino a diverse centinaia di megabyte di segnali DDR, ecc., l'impedenza induttiva e capacitiva del ricetrasmettitore generale del dispositivo è relativamente piccola, resistenza relativa (cioè la parte reale del l'impedenza) che può essere ignorata e, a questo punto, l'adattamento dell'impedenza deve solo prendere in considerazione la parte reale dell'impedenza.
Nel campo della radiofrequenza, molti dispositivi come antenne, amplificatori, ecc., la loro impedenza di ingresso e di uscita non è reale (non pura resistenza) e la sua parte immaginaria (capacitiva o induttiva) è così grande che non può essere ignorata , allora dobbiamo usare il metodo di corrispondenza coniugata.
Orario di pubblicazione: 17 agosto 2023